金属纳米材料的应用研究
金属材料表面纳米处理技术的应用探索
金属材料表面纳米处理技术的应用探索一、前言金属材料表面纳米处理技术是目前研究的热点之一，它可以增强金属材料的性能，并提高材料的使用寿命。
金属材料表面纳米处理技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、电子、能源等各个领域。
本文将从金属材料表面纳米处理技术的原理、方法、应用及发展方向等方面进行探讨。
二、金属材料表面纳米处理技术的原理金属材料表面纳米处理技术是基于金属材料的表面和界面在纳米尺度上的特性和效应的研究。
在纳米尺度下，金属材料表面和界面具有很强的能量和化学反应活性。
将金属材料表面纳米处理技术应用于金属材料表面，可以控制金属材料表面和界面的结构和化学反应，增强金属材料的性能，并提高材料的使用寿命。
金属材料表面纳米处理技术的原理可以由以下三个方面来解释：1.大幅面变小在纳米尺度下，金属材料表面的平均晶粒尺寸很小，可以达到几纳米至十几纳米级别，甚至更小。
在这种情况下，晶界、晶粒等缺陷对材料的力学性能、热学性能等有着极其重要的影响。
2.化学反应活性增强在纳米尺度下，金属材料表面和界面的化学反应活性会大大增强。
例如，在纳米结构的金属材料表面上，对氧气的吸附速率会远远高于微米尺度下的金属表面。
3.材料结构的重构在纳米尺度下，由于表面和界面的原因，甚至相同的材料，在结构上也会发生很大的变化。
例如，纳米结构金属材料的晶界数量会大大增加，表面精度也会提高。
三、金属材料表面纳米处理技术的方法金属材料表面纳米处理技术的方法多样，常见的纳米处理方法有：化学沉积法、物理气相沉积法、溶胶-凝胶法、水热方法、微波辅助法、离子注入法等。
以下是对几种纳米处理方法的简要概述：1.化学沉积法在金属材料表面施加一定的电压和电流条件下，通过化学反应使一种或多种金属物质在其表面上形成纳米颗粒。
其中最常见的化学沉积法是溶液法和气相法。
2.物理气相沉积法在较高温度下，利用物理气相反应来合成纳米材料。
通过微控制反应温度、温度梯度和气氛气体成分来控制形成材料的物理和化学结构。
(完整word版)金属纳米材料的应用研究
金属纳米材料的应用与研究【前言】著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”(bottom up) 出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。
他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。
”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。
”[1]1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具－－扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。
文章简要地概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料的应用前景。
1．纳米科学和技术1.1 纳米科技的定义纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。
其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。
纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。
其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。
1.2 纳米科技的内容纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学……1.3 纳米科技的内涵第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。
目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。
金属材料中的纳米技术应用教程
金属材料中的纳米技术应用教程引言：纳米技术是指在纳米尺度（1纳米等于十亿分之一米）上进行材料制备、加工和操作的科学和技术领域。
在金属材料中，纳米技术的应用可以显著改变其特性和性能，对于提高材料的强度、硬度、导电性等方面具有重要作用。
本篇文章将重点介绍金属材料中的纳米技术应用，包括纳米材料制备方法、纳米颗粒增强金属材料、纳米涂层技术等方面的内容。
1. 纳米材料制备方法1.1 气相沉积法气相沉积法是一种常用的纳米材料制备方法，其中化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）是两种常见的技术路线。
CVD通过在高温下使金属原子气体发生化学反应，将其沉积在基底表面形成纳米结构。
PVD则是通过蒸发或溅射技术将金属原子蒸发或溅射到基底上，形成纳米颗粒或纳米薄膜。
1.2 溶液法溶液法包括溶胶-凝胶法、电化学沉积法等。
溶胶-凝胶法是一种将溶胶通过溶剂的蒸发和凝胶反应形成固态纳米颗粒的方法。
电化学沉积法是利用电化学反应在电极表面上生成纳米结构的方法。
1.3 机械法机械法包括球磨法、挤压法等。
球磨法通过高能球磨机将金属粉末与球磨介质一起磨细，形成纳米颗粒。
挤压法则是将金属坯料通过特定的挤压装置施加高压，使其显微结构发生变化，形成纳米结构。
1.4 其他方法除了上述方法，还有电弧放电、激光烧结、化学还原法等各种纳米制备方法，具体的选择和应用取决于所需纳米材料的性质和用途。
2. 纳米颗粒增强金属材料2.1 纳米颗粒强化纳米颗粒强化是将纳米颗粒加入金属矩阵中，通过强化效应来提高材料的力学性能。
纳米颗粒可以通过溶液法、气相沉积法等方法制备，并与金属相互作用形成强化效应。
由于纳米颗粒的尺寸小，具有大比表面积和较高的位错密度，可以引导位错运动，增加材料的强度和硬度。
2.2 纳米晶材料纳米晶材料是指具有纳米级晶粒尺寸的单晶或多晶材料。
通过纳米材料制备方法，可以得到具有高密度位错和快速原子扩散的纳米晶材料。
纳米晶材料具有高强度、高硬度、较强形变能力等特点，广泛用于航空航天、汽车、电子等领域。
金属材料表面纳米处理技术的研究与应用
金属材料表面纳米处理技术的研究与应用随着当前工业技术的不断进步，金属材料的表面处理技术已经发展到了越来越高的层次。
其中，纳米技术的广泛应用已经成为了金属材料表面处理的一个重要方向。
在金属材料表面纳米处理技术的研究与应用中，涉及了许多方面的内容，比如：纳米结构的制备、纳米处理对材料性能的影响、纳米处理技术的应用场景等等。
一、纳米结构的制备金属材料表面纳米处理技术中，纳米结构的制备是至关重要的一步。
纳米结构是指颗粒尺寸在1-100纳米之间的一种微观结构，它具有极高的比表面积和表面能，以及独特的光电性能、磁性能、力学性能等等。
目前，比较常用的制备方法包括化学合成法、物理制备法、生物合成法等等。
这些方法在原理、步骤、条件等方面都有所不同，但最终的目的都是为了制备具有一定尺寸和形态的纳米结构。
二、纳米处理对材料性能的影响除了纳米结构的制备外，纳米处理对材料性能的影响也是一个非常重要的研究方向。
通常情况下，纳米处理可以对金属材料的硬度、韧性、延展性、抗腐蚀性、生物相容性等多个方面产生影响。
例如：通过纳米处理可以使铝合金的硬度和耐磨性得到提升；通过纳米处理可以改善钛合金的植入性能，从而提高其在医疗领域的应用价值。
三、纳米处理技术的应用场景金属材料表面纳米处理技术的应用场景非常广泛，涉及到了许多不同的领域。
比如说：1.电子领域：纳米处理可以用于制作纳米电子器件和纳米存储器件等。
2.微纳技术领域：纳米处理可以用于制备微纳加工模板、光罩等。
3.生物医学领域：通过纳米处理可以制备具有良好生物相容性的金属材料，用于制作人工关节、植入物等。
四、纳米处理技术的挑战和展望虽然金属材料表面纳米处理技术已经取得了许多进展，但还存在着许多挑战。
比如说：纳米结构的制备工艺流程不尽相同，需要针对不同纳米结构制备方法的性能进行针对性的优化；纳米处理对材料性能的影响机理还不太清楚，需要进行更多的探究和研究等等。
不过，随着金属材料表面纳米处理技术的发展，我们坚信未来会有更多的突破和进步，为各种领域带来更多的帮助和创新。
纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究进展
纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究进展引言：腐蚀是一种常见而严重的问题，它会导致金属材料的性能下降甚至完全失效。
为了解决这个问题，科学家们一直在不断研究和开发新的防腐蚀技术和材料。
近年来，纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究取得了显著的进展。
本文将重点介绍纳米材料在防腐蚀领域中的应用，并对其研究进展进行综述。
一、纳米材料在防腐蚀领域的优势1.增强防护层性能：纳米颗粒可以增加涂层的致密性和硬度，提高防护层的耐磨、耐蚀性能。
2.提高抗腐蚀性能：纳米材料具有较大比表面积和高表面能，可以提供更多的反应活性位点，有效抑制氧化还原反应，从而减缓金属腐蚀的速率。
3.调控物理与化学性质：通过调整纳米材料的组成、形貌和尺寸等特征，可以改变其物理和化学性质，从而实现对防腐蚀行为的调控。
二、纳米涂层在防腐蚀中的应用研究进展1.纳米复合涂层：将纳米颗粒与基础涂层材料复合，通过纳米颗粒的增强作用提高涂层的抗腐蚀性能。
研究表明，纳米复合涂层能够显著延缓金属腐蚀的进程，提高涂层的耐久性。
2.纳米二氧化硅涂层：二氧化硅是一种常见的纳米材料，具有优异的化学稳定性和耐高温性能。
研究发现，纳米二氧化硅涂层能够有效减缓金属腐蚀的速率，提高材料的耐蚀性。
3.纳米氧化铝涂层：氧化铝是一种常见的纳米材料，具有良好的耐腐蚀性能和高温稳定性。
研究表明，纳米氧化铝涂层能够显著提高金属的抗腐蚀性能，延缓腐蚀的发展。
三、纳米颗粒在防腐蚀涂层中的应用研究进展1.纳米金属颗粒：纳米金属颗粒具有高比表面积和丰富的氧化还原反应位点，可以有效阻止金属的腐蚀反应，延缓腐蚀的发展。
研究发现，纳米金属颗粒可以与涂层基质形成复合结构，大大提高涂层的防腐蚀性能。
2.纳米陶瓷颗粒：纳米陶瓷颗粒具有高硬度和良好的耐腐蚀性能，可以有效提高涂层的耐磨、耐腐蚀性能。
研究表明，纳米陶瓷颗粒可以均匀分布在涂层中，形成致密的保护层，提高金属材料的抗腐蚀性能。
3.纳米复合颗粒：通过调控纳米颗粒的成分和比例，可以实现对涂层防腐蚀性能的调控。
金属纳米材料的性质与应用研究
金属纳米材料的性质与应用研究随着纳米科技的发展，金属纳米材料越来越受到科学家和工程师们的关注。
相比于传统材料，金属纳米材料具有独特的物理、化学和机械性能，因此具有很多独特的应用。
在本文中，我们将探讨金属纳米材料的性质和应用。
一、金属纳米材料的定义和性质纳米颗粒一般指直径小于100纳米的颗粒。
当材料的尺寸减小到纳米级别时，其性质会发生显著变化。
金属纳米材料指具有金属组分的颗粒，由于其尺寸小，表面积大，表面原子的比例增加，表面能量增加，因此，它们具有许多独特的性质。
首先，金属纳米材料具有独特的光学性质。
由于量子尺寸效应和表面等离子体共振的存在，金属纳米材料具有在可见光、紫外线和红外线范围内的局部表面等离子体共振吸收峰。
此外，不同尺寸和形状的金属纳米颗粒在可见光区的色散和反射光谱也不同，可以用于制备具有多个颜色的材料。
其次，金属纳米材料具有独特的磁学性质。
许多金属纳米材料，例如铁、镍和钴的纳米颗粒，具有超顺磁性和铁磁性，这些性质可以应用于医学、数据存储和传感器等领域。
金属纳米材料还具有独特的电学性质。
纳米金属颗粒表面与周围环境形成的双电层储存了电子，能够产生电介质常数的改变和电子传导性的改变，这些性质可以应用于电池等领域。
此外，金属纳米材料还具有独特的热学、力学和化学特性，例如高表面能、高比表面积、热稳定性差等特点。
二、金属纳米材料的应用1.光学应用金属纳米材料在光学技术中具有广泛的应用。
例如，纳米金颗粒能够吸收光线并将光转化为热能，因此，可用于太阳能电池、生物材料局部治疗等领域。
金属纳米材料还可用于表面增强拉曼光谱（SERS）技术，该技术可用于分析和检测无机和有机化合物。
2.医学应用金属纳米材料在医学领域也具有很大的潜力。
例如，纳米金颗粒可用于X光造影剂和纳米粒子药物载体。
纳米银颗粒还可用于治疗感染疾病。
此外，金属纳米材料在实现药物传递和光治疗方面也具有潜力。
3.材料科学应用金属纳米材料在材料科学领域也具有广泛的应用。
金属纳米材料
金属纳米材料金属纳米材料是一种具有纳米级尺寸特征的金属材料，其在尺寸小于100纳米的范围内具有独特的物理和化学性质。
由于其独特的尺寸效应、量子效应和表面效应，金属纳米材料在材料科学和纳米技术领域具有广泛的应用前景。
本文将对金属纳米材料的特性、制备方法、应用领域等方面进行介绍。
首先，金属纳米材料具有独特的物理和化学性质。
由于其尺寸小于100纳米，金属纳米材料表面积大大增加，使得其表面原子和分子数目大大增加，因而具有更高的表面能和表面活性。
此外，金属纳米材料的电子结构和光学性质也发生了显著改变，表现出与宏观尺寸金属材料迥然不同的特性。
这些独特的性质使得金属纳米材料在催化、传感、生物医学、材料强化等领域具有广泛的应用前景。
其次，金属纳米材料的制备方法多种多样。
目前，常见的制备金属纳米材料的方法包括物理方法（如溅射、气相沉积、球磨法等）和化学方法（如溶胶-凝胶法、化学还原法、微乳液法等）。
这些方法各具特点，可以根据具体需求选择合适的制备方法。
此外，近年来，生物合成法、纳米压印法等新型制备方法也不断涌现，为金属纳米材料的大规模制备提供了新的途径。
最后，金属纳米材料在各个领域都有着重要的应用价值。
在催化领域，金属纳米材料因其高比表面积和丰富的表面活性位点，被广泛应用于催化剂的制备，可用于催化剂的高效制备、废水处理等。
在传感领域，金属纳米材料因其特殊的电子结构和表面增强拉曼散射效应，被应用于生物传感器、化学传感器等领域。
在生物医学领域，金属纳米材料被用于药物传输、肿瘤治疗等。
在材料强化领域，金属纳米材料被应用于提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性能。
综上所述，金属纳米材料具有独特的物理和化学性质，其制备方法多样，应用领域广泛。
随着纳米技术的不断发展，金属纳米材料将在材料科学和纳米技术领域发挥越来越重要的作用。
希望本文的介绍能够为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
金属纳米颗粒在高分子材料中的应用及性能研究
金属纳米颗粒在高分子材料中的应用及性能研究引言：金属纳米颗粒作为一种新型的材料，已经在众多领域展示出了广泛的应用潜力。
在高分子材料中，金属纳米颗粒可以通过引入新的功能和改善现有的性能，为高分子材料赋予更多的应用优势。
本文将探讨金属纳米颗粒在高分子材料中的应用及性能研究。
第一部分：金属纳米颗粒的制备与表征1.1 金属纳米颗粒的制备方法目前，制备金属纳米颗粒的方法包括物理法、化学法和生物法等。
其中，物理法主要指的是通过物理手段，如溅射、磁控溅射和球磨等，将金属材料制备成纳米颗粒。
而化学法则是通过控制反应条件，在溶剂中形成金属纳米颗粒。
同时，生物法是利用生物体中的酶、酵母菌和细菌等作为催化剂，合成金属纳米颗粒。
1.2 金属纳米颗粒的表征方法对金属纳米颗粒进行表征是了解其结构和性能的关键。
目前常用的表征方法包括透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱分析等。
第二部分：金属纳米颗粒在高分子材料中的应用2.1 增强高分子材料的力学性能通过将金属纳米颗粒引入高分子材料中，可以有效地提高材料的强度、模量和韧性等力学性能。
金属纳米颗粒的高比表面积和尺寸效应使得其在高分子材料中能够有效地增加界面的结合力和分散性，从而提高材料的强度和韧性。
此外，金属纳米颗粒还可以调节高分子材料的结晶行为，进一步增强材料的力学性能。
2.2 提高高分子材料的导电性能金属纳米颗粒在高分子材料中的应用还可以赋予材料良好的导电性能。
金属纳米颗粒具有良好的电子传导性能，可以作为导电填料引入高分子材料中，提高材料的导电性能。
此外，金属纳米颗粒的尺寸效应和表面效应使得其能够对高分子材料中电子的传输进行调控，进一步提高材料的导电性能。
2.3 增强高分子材料的光学性能金属纳米颗粒具有丰富的表面等离子共振吸收特性，在高分子材料中的应用可以改善材料的光学性能。
通过调控金属纳米颗粒的形状、尺寸和密度等参数，可以精确调节材料对特定波长光的吸收和散射。
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金属纳米材料的应用与研究【前言】著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”(bottom up) 出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。
他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。
”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。
”[1] 1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具－－扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。
文章简要地概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料的应用前景。
1．纳米科学和技术1.1 纳米科技的定义纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。
其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。
纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。
其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。
1.2 纳米科技的内容纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学……1.3 纳米科技的内涵第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。
目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。
纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。
现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。
如果将纳米科技与传统学科相结合，可产生众多的新的学科领域，并派生出许多新名词。
这些新名词所体现的研究内容又有交叉重叠。
若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料；纳米器件；纳米尺度的检测与表征。
其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。
目前人们对纳米科技的理解，似乎仅仅是讲纳米材料，只局限于纳米材料的制备,这是不全面的。
主要原因：国内科研经费的资助以及有影响的成果的获得，主要集中在纳米材料领域，而且我国目前纳米科技在实际生活中的应用也最先在纳米材料这一领域表现出来。
我国现在300余家从事纳米科技研发的公司也主要是从事纳米材料，尤其是纳米粉体材料的生产。
第二：纳米科技不仅仅是传统微加工技术的扩展和延伸。
纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。
在未来，人们将可以用纳米技术一个一个地将原子组装起来，制成各种纳米机器如纳米泵、纳米齿轮、纳米轴承和用于分子装配的精密运动控制器。
纳米科技研究的技术路线可分为“自上而下”和“自下而上”两种方式。
“自上而下”是指通过微加工或固态技术，不断地在尺寸上将人类创造的功能产品微型化；“自下而上”是指以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，这主要是利用化学和生物学技术。
它的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，标志着人类科学技术已进入一个新的时代。
纳米科技的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。
纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。
第三：纳米材料不仅仅是颗粒尺寸减小的问题。
有些人认为，纳米技术与微米技术相比仅仅是尺寸缩小、精度提高的问题，检验一项技术或产品只要看它是否是纳米量级即可。
这种认识是片面的。
纳米科技的重要意义主要体现是在这样一个尺寸范围内，其所研究的物质对象将产生许多既不同于宏观物体也不同于单个原子、分子的奇异性质或对原有性质有十分显著的改进和提升。
因此，判断纳米材料，不仅仅看颗粒是否在纳米量级，更重要的是要检测它在这一尺寸下，是否发生了性能的改变或原有性能显著的提高。
2 纳米材料2.1 纳米材料的定义粒径为1nm-100nm的纳米粉，直径为1nm-100nm的纳米线，厚度为1nm-100nm的纳米簿膜，并且出现纳米效应的材料称为纳米材料。
2.2 纳米材料的分类A、按维数或结构来分，纳米材料的基本单元可以分为四类：零维纳米材料；一维纳米材料；二维纳米材料；三维纳米材料。
B、按材料物性划分，纳米材料可分为：纳米半导体；纳米磁性材料；纳米非线性光学材料；纳米铁电体；纳米热电材料；纳米光电材料；纳米超导材料。
C、按应用划分，纳米材料又可分为：纳米电子材料；纳米光电子材料；纳米生物医药材料；纳米敏感材料；纳米储能材料。
D、按应用划分，纳米材料又可分为：纳米电子材料；纳米光电子材料；纳米生物医药材料；纳米敏感材料；储能材料。
E、按化学组分划分，纳米材料可划分为：纳米金属；纳米晶体；纳米陶瓷；纳米玻璃；纳米高分子；纳米复合材料。
2.3 纳米材料的颗粒特征由于颗粒极度细化，晶界所占体积分数增加，使得材料的某些性能发生截然不同的变化。
例如，以前给人极脆印象的陶瓷，纳米化后居然可以用来加工制造发动机零件；尽管各种块状金属有不同颜色，但当其细化到纳米级的颗粒时，所有金属都呈现出黑色。
纳米材料的另一特点是熔点极低，金的熔点通常是1000多摄氏度，而晶粒尺度为3nm的金微粒，其熔点仅为普通金的一半。
如将纳米陶瓷退火使晶粒长大到微米量级，又将恢复通常陶瓷的特性，因此可以利用纳米陶瓷的范性对陶瓷进行挤压与轧制加工，随后进行热处理，使其转变为通常陶瓷，或进行表面热处理，使材料内部保持韧性，但表面却显示出高硬度、高耐磨性与抗腐蚀性。
2.4 纳米材料的结构在纳米材料的结构中，存在着两种结构组元，即晶体组元和界面组元。
晶体组元由所有晶粒中的原子组成，这些原子都严格地位于晶格位置；界面组元由处于各晶粒之间的界面原子组成，这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。
晶体组元由所有晶粒中的原子组成，这些原子都严格地位于晶格位置，长程有序；界面组元由处于各晶粒间的界面原子组成，这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。
界面原子密度低，界面上邻近原子配位数发生变化，界面原子间距差别大。
纳米材料两种结构组元的存在，特别是界面组元的存在，使其特性既不同于原子，又不同于结晶体，其物理化学性质与块体材料相比有明显差异。
可以说它是一种不同于本体材料的新材料。
构成纳米块体材料、薄膜材料、多层膜的基本结构单元主要有：原子团簇、纳米微粒、人造原子、纳米管、纳米棒、纳米丝和同轴纳米电缆。
其中：原子团簇是一类于20世纪80年代才发现的新的化学物种。
它是几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等于1nm），如Fen，CunSm，CnHm （n和m为正数）和碳簇（C60, C70等）等。
原子团簇不同于具有特定大小和形状的分子，也不同于以弱的结合力结合的松散分子团簇和具有周期性的晶体。
它们的形状多种多样，它们尚未形成规整的晶体。
纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超微颗粒,它的尺寸大于原子簇(cluster),小于通常的微粉。
在固体物理和分子化学中，常将含有几个到几百个原子或尺度小于1nm 的粒子称为“簇”，它是介于单个原子和固态之间的原子集合体。
纳米微粒一般在1~100nm之间。
当粒子尺寸进入纳米量级时，其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特有的性质，在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有着广阔的使用前景。
人造原子是由一定数量的实际原子组成的聚集体，它的尺寸小于100nm，有时称其为量子点，是20世纪90年代提出来的新概念。
人们曾将半导体的量子点也称为人造原子。
当体系的尺度与物理特征量相近时，量子效应十分显著。
因此当大规模集成电路微细化到100nm左右时，以传统观念和原理为基础的大规模集成电路的工作原理将受到严峻挑战，电子在人造原子中的运动规律将出现经典物理难于解释的新现象。
2.5纳米材料的性质：纳米材料的特性既不同于原子，又不同于结晶体，可以说它是一种不同于本体材料的新材料，其物理化学性质与块体材料有明显差异。
主要表现在：纳米材料性能表现出强烈的尺寸依赖性当粒子尺寸减小到纳米级的某一尺寸时，则材料的物性会发生突变，与同组分的常规材料的性能完全不同，且同类材料的不同性能有不同的临界尺寸，对同一性能，不同材料相应的临界尺寸也有差异，所以当物质的粒子尺寸达到纳米数量级时，将会表现出优于同组分的晶态或非晶态的性质。
如熔点下降、强烈的化学活性和催化活性及特殊的光学、电学、磁学和力学及烧结性能。
这主要是由纳米材料的下列效应引起：小尺寸效应（体积效应）；表面与界面效应；量子尺寸效应（久保效应）；宏观量子隧道效应；库仑堵塞与量子隧穿；介电限域效应。
随着颗粒尺寸的减小，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
小尺寸效应为纳米材料的应用开拓了广阔的领域。
作为高温陶瓷材料的烧结活化剂；通过改变晶粒尺寸来控制吸收波的位移，从而制造出具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机等；陶瓷材料在通常情况下呈现脆性，而由纳米超微粒制成的纳米陶瓷却具有良好的韧性。
这是由于纳米超微粒制成的固体材料具有大的界面，界面原子排列相当混乱，原子在外力变形条件下容易迁移。
因此使原先脆性的材料表现出良好的韧性和延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性能；纳米金属固体的硬度要比传统的粗晶材料硬件3~5倍，则金属-陶瓷复合材料可在更大的范围内改变材料的力学性能，应用前景十分广阔.纳米材料的表面效应是指：随着粒子粒径变小，表面原子数与总原子数之比急剧增大后引起性质上的变化。
纳米粉体隨著粒径变小，占表面位置的原子数量增加，因此纳米粉微粒通常具有相当高的表面能。
当粒子的尺寸降到一定值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为分立（离散）能级的现象、纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级和能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。
纳米材料的量子尺寸效应即处于分离量子化能级中的电子的波动性带来了纳米材料一系列的特殊性质。
纳米材料的量子尺寸效应使纳米材料具有：高度光学非线性；特异性催化和光催化性；强氧化性与强还原性。